一种轻质隔热半柔性抗裂路面及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种轻质隔热半柔性抗裂路面，它包括大空隙沥青混凝土及填充至其空隙中的发泡水泥胶；其中大空隙沥青混凝土以集料、填料和高粘改性沥青为主要原料制备而成，高粘改性沥青通过将高粘改性抗裂粒子加入SBS改性沥青或基质沥青中进行改性而成；发泡水泥胶浆以水泥、生石灰、粉煤灰、石膏、羧基丁苯乳液、硫酸钠、聚丙烯酸钠、铝粉膏和水为原料制备而成。本发明专利技术所得轻质柔性路面兼顾自重小、保温隔热性能好、界面结合性能高等优点，可有效降低路面的低温开裂性，适用于路面的中、上面层，解决现有的半柔性路面易出现表面裂缝和疲劳老化问题，进而提高路面的寿命，适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质隔热半柔性抗裂路面及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种具有隔热性能的轻质半柔性抗裂路面及其制备方法。
技术介绍
随着公路交通的快速发展，沥青路面由于其表面平整、施工期短和行车舒适性等优点已经成为高速公路和城市道路的主要路面形式。然而，由于沥青材料是高分子材料，易老化且温度稳定性差，加之重载、超载和大量交通的压力，沥青路面在短短2～3年内就会出现车辙等路面损害。为了遏制路面的车辙现象，通常采用半柔性路面设计。半柔性路面是指在碾压成型后的大空隙沥青混合料中灌注具有高流动性的特种水泥基灌浆材料而形成的一种刚柔相济的复合路面材料。其兼具沥青路面柔性好、抗裂能力强和水泥混凝土路面刚性大、承载能力强、抗车辙性能好等优点。然而传统的半柔性路面多采用普通硅酸盐水泥砂浆的方式灌注而成的半柔性路面，不仅自重大，加大了对地基改进工作，而且水泥基灌浆材料在水泥水化初期由于温度变化而引起水分蒸发不均匀,产生温度收缩、自收缩等,从而导致了半柔性路面材料的体积稳定降低，其内部沥青-集料-水泥胶浆界面粘结强度降低；随着交通量的增加，5～6年造成路面裂缝、坑槽的产生，需要对路面进行大修，严重浪费资源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有保温隔热性能的轻质柔性路面，其自重小有利于降低路基压力，保温隔热性能好，可减低热量传递的速度，降低路面的低温开裂性，使整个半柔性路面的体积稳定性升高，以此降低道路坑槽、开裂、车辙等现象，适用于路面的中、上面层，解决现有的半柔性路面易出现表面裂缝和疲劳老化问题，进而提高路面的寿命。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种轻质隔热半柔性抗裂路面，它包括大空隙沥青混凝土及填充至其空隙中的发泡水泥胶浆，空隙填充率达90％以上；其中大空隙沥青混凝土以集料、填料和高粘改性沥青为主要原料制备而成，高粘改性沥青通过将高粘改性抗裂粒子加入SBS改性沥青或基质沥青中进行改性而成；所述发泡水泥胶浆以水泥、生石灰、粉煤灰、无水硫酸钠，聚丙烯酸钠，石膏、羧基丁苯乳液、铝粉膏和水为原料制备而成。优选的，所述发泡水泥胶浆中生石灰的含量为18～25wt％，羧基丁苯乳液的含量为2～4wt％。上述方案中，所述高粘改性抗裂粒子为VE高弹抗裂粒子，其相对基质沥青的掺量为10～14wt％，相对SBS改性沥青的掺量为4～8wt％。上述方案中，所述SBS改性沥青可选用SBSI-A、SBSI-B、SBSI-C或SBSI-D等，基质沥青可选用70#或90#基质沥青等。上述方案中，所述利用集料、填料和高粘改性沥青所得大空隙沥青混合料-10～-20℃时混合料线收缩系数为7.5～8.5×10-6/℃，60℃动力粘度大于20000Pa.s。上述方案中，所述大空隙沥青混凝土中各固体粒料所占质量百分比包括：粒径9.5～16mm集料35～40％，粒径4.75～9.5mm集料40～50％，粒径2.36～4.75mm集料0～5％，粒径0～2.36mm集料5～10％，填料3～5％；高粘改性沥青用量采用3.0～3.5的油石比。上述方案中，所述大孔隙沥青混凝土的空隙率为22～30％。上述方案中，所述集料采用玄武岩、辉绿岩或钢渣。上述方案中，所述填料为矿粉、水泥、消石灰其中的一种或几种，粒径小于0.3mm。上述方案中，所述发泡水泥胶浆各组分及其所占重量份数包括：水泥150～300份，生石灰150～200份，粉煤灰300～500份，石膏30～50份，铝粉膏0.8～1.6份，羧基丁苯乳液20～60份，硫酸钠3～8份，聚丙烯酸钠5～10份，水料比为0.5～0.7。上述方案中，所述羧基丁苯乳液的总固含量为40～50％，密度为0.9～1.0g/mL。上述方案中，所述的无水硫酸钠，Na2SO4含量大于99％。上述方案中，所述的聚丙烯酸钠为白色粉末状，粒径小于0.6mm。上述方案中，所述发泡水泥胶浆中的水泥为普通硅酸盐水泥，可选用P·O42.5～52.5。上述方案中，所述为石灰为生石灰粉，其有效CaO含量为70wt％以上，镁含量低于4wt％。。上述方案中，所述粉煤灰为二级粉煤灰，0.045mm方孔筛筛余量小于20％。上述方案中，所述石膏为市场上普通的石膏粉，0.2mm方孔筛筛余量小于10％，主要成分为硫酸钙。上述方案中，所述铝粉膏为中活性铝的含量为85wt％以上，0.075mm方孔筛筛余量小于3％。上述一种轻质隔热半柔性路面的制备方法，包括如下步骤：1)按大空隙沥青混凝土配比要求称取各原料，将称取的不同粒径的集料进行烘干，然后在175-180℃温度条件下加入填料和高粘改性沥青拌合均匀得沥青混合料，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中沥青混合料试件制作要求成型，得大孔隙沥青混凝土；2)按发泡水泥胶浆的配比要求称取各原料，将称取的铝粉膏与部分温水混合均匀配制铝粉溶液；将称取的水泥、粉煤灰、无水硫酸钠、聚丙烯酸钠、石膏和石灰干拌混合均匀，再加剩余水和羧基丁苯乳液搅拌均匀制得水泥胶浆，再将铝粉溶液加入水泥胶浆，快速搅拌均匀，制得发泡水泥胶浆；3)在震动条件下，将所得发泡水泥胶浆灌入大孔隙沥青混凝土中，养护5～8h，切除漫出路面发泡水泥的包面，在18～35℃、相对湿度大于95％的养护室内进行养护养生3～7天，即得所述轻质隔热半柔性路面。上述方案中，步骤1)中所述集料烘干温度为180～185℃。上述方案中，所述的干拌和湿拌速率为55～65r/min，快速搅拌速率为75～85r/min。上述方案中，所述的温水温度为20～50℃。本专利技术的原理为：1)采用高粘抗裂粒子改性而成的高粘改性沥青与优质集料配合形成大空隙沥青混凝土，有效提升所得大空隙沥青混凝土的高温稳定性，水稳性和抗低温开裂性能；2)发泡水泥胶中引入的氧化钙可有效提升整个胶浆的碱性条件，同时羧基丁苯乳液的加入在该碱性条件下与形成的氢氧化钙作用得到硷土盐，效增加水泥基胶浆的粘附性，使灌入的水泥基胶砂浆能很好地与基体沥青混合料结合，并降低其脆性；同时发泡水泥胶的上述碱性条件也有利于与沥青中的有机酸(沥青酸或者沥青酸酐等)生成不溶于水的盐，吸附性较强，提升沥青混合料与水泥胶浆之间的界面粘结强度；并且由于其保温隔热的性能，能有效降低热量的传递的速度，减少因温度变化收缩而产生的裂缝。3)通过控制水温、铝粉膏和生石灰的含量控制发气速率，以适应各种复杂的环境。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1)本专利技术所得半柔性路面相比传统半柔性路面的自重轻，对路基的压力减小，可有效降低对路基的损害，更适合桥梁路面的铺设；发泡水泥浆的水泥含量低，且通过向其中掺入羧基丁苯乳液(羧基的引入增加了乳液的极性)，提高水泥胶浆粘接性能，同时改善水泥胶浆的收缩特性。2)本专利技术结合高粘改性沥青和发泡水泥胶浆的隔热性能，夏季使用时，在8～12cm厚度下中面层温度降低3～5℃，可有效降低车辙发生的概率，降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质隔热半柔性抗裂路面，其特征在于，它包括大空隙沥青混凝土及填充至其空隙中的发泡水泥胶浆；其中大空隙沥青混凝土以集料、填料和高粘改性沥青为主要原料制备而成，高粘改性沥青通过将高粘改性抗裂粒子加入SBS改性沥青或基质沥青中进行改性而成；发泡水泥胶浆以水泥、生石灰、粉煤灰、石膏、羧基丁苯乳液、硫酸钠、聚丙烯酸钠、铝粉膏和水为原料制备而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种轻质隔热半柔性抗裂路面，其特征在于，它包括大空隙沥青混凝土及填充至其空隙中的发泡水泥胶浆；其中大空隙沥青混凝土以集料、填料和高粘改性沥青为主要原料制备而成，高粘改性沥青通过将高粘改性抗裂粒子加入SBS改性沥青或基质沥青中进行改性而成；发泡水泥胶浆以水泥、生石灰、粉煤灰、石膏、羧基丁苯乳液、硫酸钠、聚丙烯酸钠、铝粉膏和水为原料制备而成。


2.根据权利要求1所述的大空隙沥青混凝土，其特征在于，所述将高粘改性抗裂粒子为VE高弹抗裂粒子，其相对基质沥青的掺量为10～14wt％，相对SBS改性沥青的掺量为4～8wt％。


3.根据权利要求1所述的大空隙沥青混凝土，其特征在于，所述SBS改性沥青为SBSI-A、SBSI-B、SBSI-C或SBSI-D；基质沥青为70#或90#基质沥青。


4.根据权利要求1所述的大空隙沥青混凝土，其特征在于，所述利用集料、填料和高粘改性沥青所得大空隙沥青混合料-10～-20℃时混合料线收缩系数达7.5～8.5×10-6/℃，60℃动力粘度大于20000Pa.s。


5.根据权利要求1所述的大空隙沥青混凝土，其特征在于，所述大空隙沥青混凝土中各固体粒料所占质量百分比包括：粒径9.5～16mm集料35～40％，粒径4.75～9.5mm集料40～50％，粒径2.36～4.75mm集料0～5％，粒径0～2.36mm集料5～10％，填料3～5％；高粘改性沥青用量采用3.0～3.5的油石比。


6.根据权利要求1所述的轻质隔热半柔性路面，其特征在于，所述集料为玄武岩、辉绿岩或钢渣；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢君，宋茳铠，吴少鹏，王志虎，杨东，庞凌，陈美祝，刘全涛，张登峰，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42